لماذا تختفي بعض السحب أثناء كسوف الشمس؟

قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

إنه منتصف النهار، والشمس عالية في السماء، قماش سماوي طبيعي مليء بسحب منتفخة على شكل قرنبيط. مع قليل من التحذير، تبدأ الغيوم التي تملأ الأفق في التلاشي أمام عينيك. بعد فترة ليست طويلة، بدأ العالم في الظلام، حيث يختفي الجرم السماوي الذهبي الذي يدعم الحياة على الأرض بسرعة عن الأنظار.

طوال تلك الفترة الزمنية القصيرة من الوقت عندما يمر القمر بين الأرض والشمس، ويحجب أشعة النجم ويتسبب في اختفائها للحظات بالنسبة لأولئك الذين هم في وضع أفضل ليشهدوا على هذه الظاهرة النادرة، ستبقى تلك الكتل البيضاء الرقيقة تختفي – تتشكل فقط عندما تعود الشمس منتصرة.

وهذا على الأقل ما يتوقع العلماء حدوثه في مساحات شاسعة من المكسيك وكندا والولايات المتحدة خلال كسوف الشمس الكلي في 8 أبريل. وإذا سمح الطقس بذلك، فإن أولئك الذين يعيشون في الولايات الأمريكية الـ 49، حيث من المتوقع حدوث كسوف جزئي، يمكنهم أيضًا رؤية اختفاء بعض السحب.

أثناء الكسوف، تبدأ السحب الركامية الضحلة في التبدد بنسب كبيرة عندما يتم تغطية جزء صغير فقط من الشمس، ولا تتشكل حتى نهاية الحدث، وفقًا لدراسة نشرت في 12 فبراير في مجلة Nature Communications Earth & Environment . وتشير النتائج أيضًا إلى أن هذه الظاهرة قد يكون لها آثار على الحلول المناخية التي تحجب الشمس، مثل الهندسة الجيولوجية الشمسية.

لكن هذا لا يعني أن وجهة نظرك للكسوف القادم مضمونة لتكون خالية من السحب، لأن البحث لا ينطبق على جميع السحب، فقط النوع الركامي الضحل الموجود يحوم فوق الأرض.

وقال فيكتور تريز، مرشح الدكتوراه في قسم علوم الأرض والاستشعار عن بعد بجامعة دلفت للتكنولوجيا في هولندا، والذي قاد الدراسة: “تلك هي السحب المنخفضة والمرقعة والمنتفخة التي تجدها عادة في يوم مشمس”. “إذا رأيت تلك السحب المنتفخة خلال يوم الكسوف، فألق نظرة فاحصة، لأنها قد تختفي.”

تأثير الكسوف

وكشفت الدراسة الجديدة أن السحب الركامية منخفضة المستوى تبدأ في الاختفاء بأعداد كبيرة فوق أسطح الأرض الباردة عندما يتم تغطية 15% فقط من الشمس. على الرغم من أن الوعي بهذه الظاهرة ليس جديدًا، وفقًا لمؤلفي الدراسة، فإن الأدلة التي تدعمها وتوفر الوضوح حول التوقيت هي أمر جديد.

“لقد رأى الناس هذا من قبل من الأرض. وقال تريز: “إذا كنت واقفاً على سطح الأرض، فيمكنك عد السحب ومن ثم يمكنك مشاهدتها وهي تختفي”.

وأضاف أنه لم يعرف قط منذ اللحظة التي بدأت فيها السحب تتفاعل مع حجب ضوء الشمس. “من الصعب للغاية تحديد ذلك عندما تقف على سطح الأرض، لأن السحب تتغير بشكل مستمر في الشكل والحجم.”

ولهذا السبب قرر تريز وزملاؤه دراستها من الأعلى باستخدام الأقمار الصناعية. تقيس الأقمار الصناعية ضوء الشمس المنعكس عن الأرض، ومن ضوء الشمس المنعكس يمكن للعلماء استخلاص خصائص السحب. لكن الأبحاث المماثلة السابقة لم تأخذ ظل القمر في الاعتبار أثناء الكسوف، كما أوضح تريز، وهي خطوة ضرورية للتمكن من تحليل السحب التي كانت مخفية داخل ظل القمر.

وركز فريق البحث على البيانات التي تم جمعها خلال ثلاثة كسوفات شمسية حدثت في أفريقيا بين عامي 2005 و2016، واكتشفوا أن السحب الركامية تتبدد أثناء الكسوف بسبب العلاقة بين الإشعاع الشمسي وعمليات تكوين السحب.

وأوضح تريز أنه أثناء الكسوف، يبرد السطح بسرعة بسبب ظل القمر الذي يحجب ضوء الشمس، مما يمنع الهواء الدافئ من الارتفاع من سطح الأرض، وهو عنصر أساسي في تكوين السحب الركامية. وعادة ما تستغرق عملية ارتفاع الهواء التي تؤدي إلى إنتاج السحب ما بين 15 إلى 20 دقيقة تقريبًا، وفقًا لعمليات المحاكاة.

وهذا يعني أنه حتى لو رأيت تلك السحب تختفي عندما تكون الشمس محجوبة جزئيًا بالقمر، فإن أصل هذا التأثير قد بدأ بالفعل.

وقال تريز: “عندما لا يزال هناك الكثير من الضوء في الخارج، ولا يدرك الناس عادة أن كسوف الشمس يحدث، فإن السحب تتغير بالفعل”، مشيرًا إلى أنه عندما يكون هناك حد أدنى من الحجب، فإن الغلاف الجوي يتأثر بالفعل.

“ثم، مع تأخير، تراه في السحاب.”

“عنصر رئيسي في النظام المناخي”

إن الغيوم ليست مجرد كتل من قطرات الماء التي تنجرف عبر سمائنا، فهي عناصر لا غنى عنها في غلافنا الجوي. فهي ليست جزءًا أساسيًا من دورة المياه فحسب، ولكنها تساعد أيضًا في التحكم في توازن طاقة الأرض والتأثير على مناخ الكوكب.

وتؤدي السحب الركامية الضحلة، على وجه الخصوص، وظيفة حاسمة. هذه السحب ذات الطبقة الحدودية، أو السحب الموجودة في الجزء الأدنى من الغلاف الجوي الأكثر تأثراً بسطح الأرض، منتشرة على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ومحيطات العالم، وتحدث بشكل متقطع على مدار العام. وهي لا تميل إلى إنتاج المطر، ولكن هناك ظروف معينة يمكن أن تسهل نموها إلى أشكال السحب التي تفعل ذلك. كما أنها فعالة جدًا في عكس ضوء الشمس إلى الفضاء.

تعد السحب الركامية الضحلة من بين السحب التي يمكن فهمها بشكل أفضل، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنها سحب سائلة على ارتفاعات منخفضة، وفقًا لما ذكره جيك غريستي، عالم الأبحاث في المعهد التعاوني لأبحاث العلوم البيئية، أو CIRES، في جامعة كولورادو بولدر والذي يدرس العلاقة بين السحب الركامية الضحلة والإشعاع الشمسي.

وقال “السبب في تركيز هذه الدراسة على السحب الركامية الضحلة هو أن وصول ضوء الشمس إلى سطح الأرض له تأثير مباشر على تطور هذه الأنواع المحددة من السحب بطريقة لا تنطبق على الأنواع الأخرى من السحب”. غريستي، الذي لم يكن مشاركًا في الصحيفة.

عادة، مع شروق الشمس في الصباح، تزداد شدة ضوء الشمس مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارة سطح الأرض. تقوم الأرض الأكثر دفئًا بتسخين الهواء السطحي القريب فوقها مباشرة، مما يؤدي إلى ارتفاع الهواء في تيار صاعد، حيث يتوسع ويتكثف ليشكل السحب. غالبًا ما تستمر طوال فترة ما بعد الظهر قبل أن تتبدد في المساء عندما تغرب الشمس.

وقال غريستي إن الكسوف يمثل فرصة “لا تحدث حقًا في ظل ظروف أخرى” لدراسة تأثير التغير السريع في شدة ضوء الشمس على السحب المدفوعة بالتسخين الشمسي.

وقال: “من المهم أن نكون قادرين على فهم العمليات التي (تتسبب) في تشكل هذه السحب واستمرارها لأنها عنصر أساسي في النظام المناخي”.

ولكن الدور الذي تلعبه السحب الركامية الضحلة عندما يتعلق الأمر بالمناخ الذي يسخن بسرعة يظل موضوعًا طويل الأمد لعدم اليقين في المجتمع العلمي. أضف الكسوف إلى هذا المزيج، وستصبح الأمور أكثر تعقيدًا.

وقال كيفين ناب، الأستاذ في قسم علوم الغلاف الجوي والأرض بجامعة ألاباما في هانتسفيل: “هناك الكثير من الأشياء التي لا نعرفها فيما يتعلق بالسحب، فيما يتعلق بسلوكها وتطورها أثناء الكسوف”. المعنية بالدراسة.

ما هو جديد وجدير بالملاحظة في هذه الورقة، كما أشار كنوب، هو أنها تستخدم المزيد من البيانات لتحديد العلاقة بين التبريد الناجم عن الكسوف وانخفاض الغطاء السحابي.

الجدل حول الهندسة الجيولوجية المناخية

وأشار المؤلف المشارك في الدراسة ستيفان دي رود، الأستاذ المشارك في جامعة دلفت للتكنولوجيا، إلى أن النتائج الجديدة حول الحساسية العالية للسحب الركامية الضحلة للانخفاض الناجم عن الكسوف في الإشعاع الشمسي تدعو إلى مزيد من البحث حول تقنيات الهندسة الجيولوجية الشمسية المقترحة.

وقال دي رود، الذي يدرس تأثير الاحتباس الحراري على السحب: “علينا أن نتساءل في الواقع عما إذا كانت تقنيات الهندسة الجيولوجية، التي تهدف إلى تقليل الإشعاع الشمسي على مدى فترات زمنية أطول بكثير، يمكن أن تؤدي إلى تغييرات في أنماط السحب العالمية”.

لقد أمضى العلماء عقودًا من الزمن في دراسة أفضل السبل لمعالجة فكرة خفض درجة حرارة الكوكب من خلال تقنيات الهندسة الجيولوجية الشمسية – وهي واحدة من أكثر الحلول المناخية إثارة للجدل في العالم. قد يكون تناقص الغطاء السحابي نتيجة غير متوقعة لبعض التقنيات الرئيسية التي تهدف إلى حجب الشمس، وفقًا لمؤلفي البحث الجديد.

وقال دي رود: “إذا قمت بتقليل الإشعاع الشمسي، على سبيل المثال، بجزء معين، فإن الجزء الفعال من الإشعاع الشمسي الذي تتلقاه على سطح الأرض سيكون في الواقع أكثر مما كنت تتوقعه لأن السحب لديك أقل”.

وقال: “هذا يعني أن المزيد من الإشعاع الشمسي يمكن أن يصل إلى سطح الأرض، على الرغم من حقيقة أنك تحاول تقليل كمية الإشعاع من خلال تقنيات الهندسة الجيولوجية”، مضيفًا أن تأثير ردود الفعل هذا يمكن أن يجعل مثل هذه التقنيات “أقل كفاءة”.

والبعض الآخر لا يقين من ذلك. “أعتقد أننا يجب أن نكون حذرين بعض الشيء. وقال جريستي من CIRES: “ربما يكون هناك الكثير من العمل المطلوب لربط نتائج دراستهم بمقترحات الهندسة الجيولوجية”.

وأضاف غريستي أن أحد أجزاء هذا البحث الذي تعترف الدراسة بأنه يحتاج إلى مزيد من البحث هو “الجداول الزمنية المختلفة جدًا”، عند مقارنة مدة الكسوف بالعديد من طرق الهندسة الجيولوجية الشمسية المقترحة. وقال: “على سبيل المثال، حتى لو تم حقن الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير، فسوف يستمر هذا الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير لفترة أطول بكثير من الساعتين التي نراها مع كسوف الشمس”.

يأمل De Roode أن يتذكر أولئك الذين يستعدون لكسوف الشمس التالي في جميع أنحاء أمريكا الشمالية أن يراقبوا أي سحب ركامية منخفضة متلاشية. حتى أن بعض الملايين من الأشخاص خارج مسار الكسوف الكلي قد يكونون قادرين على اكتشاف السحب المختفية في ذلك اليوم – إذا سمحت الظروف الجوية والجغرافية بذلك.

وقال: “آمل أن يقوم الناس جميعا بإلقاء نظرة فضولية على السماء أثناء الكسوف لمعرفة ما إذا كان ما وجدناه في أفريقيا، وهو اختفاء السحب الركامية الضحلة، وما إذا كان الأمريكيون يلاحظون ذلك أيضا في بلادهم”.

“إنها ظاهرة مذهلة.”

أيوريلا هورن مولر أفاد موقع Axios وClimate Central. وهي مؤلفة كتاب “التهمت: القصة الاستثنائية لكودزو، الكرمة التي أكلت الجنوب”.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com